[发明专利]一种虚拟现实平台下的柔性电缆仿真分析方法

说明书

本发明公开了一种虚拟现实平台下的柔性电缆仿真分析方法，具体步骤为：搭建柔性电缆仿真分析系统，电气设计模块定义电气节点，结构设计模块设计电缆结构模型，柔性电缆设置模块创建电缆仿真分析模型，柔性电缆设置模块设置电缆属性，运动仿真分析模块设置运动仿真边界条件，运动仿真分析模块进行柔性电缆运动仿真，柔性电缆仿真模块进行电缆布线优化，运动仿真分析模块进行环境因素影响分析，输出仿真结果与文件记录。本方法解决了电缆设计和柔性仿真的问题，可以实现电缆长度和装配过程的优化设计，有效减少装备研制过程中的方案反复。

技术领域

本发明涉及一种柔性电缆的仿真分析方法，特别是一种虚拟现实平台下的柔性电缆仿真分析方法。

背景技术

航天装备中电缆类产品的工作特性和可靠性一直是设计师关注的重点，在没有实物产品可参照的情况下，其设计仿真工作一直是个难点问题。由于电缆设计不合理而导致的质量问题，也一直困扰着结构和电气设计人员，据不完全统计，由电缆问题导致的飞行事故高达40％以上，电缆设计、装配的合理性直接关乎产品的可靠性。

受线芯转弯半径的限制，电缆既不是一个完全的刚体，也不是一个完整的弹性体，不能用传统的静力学或动力学仿真来解决，不仅长度设计、装配路径分析上存在很大的困难，质量问题也很难排查和定位。同时，如果仅仅依靠传统的三维模型，难以综合考虑场地、操作人员、柔性器件等因素，对产品设计合理性的把控只能依靠设计人员的经验。由于产品操作空间有限，在缺少实物参照的情况下，电缆无法在结构设计和安装工艺方面及时给出准确的设计方案，只能通过多次试错的方式进行实物操作和完善，难以保证项目研制进度。

以往的电缆类产品并不作为单独的产品进行运动仿真分析，在设计上更多地依赖设计师的经验，很难保证一次设计成功率和产品质量。目前虚拟现实平台具备电缆柔性化建模和处理功能，能够有效支撑柔性电缆的仿真分析工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种虚拟现实平台下的柔性电缆仿真分析方法，解决目前电缆设计采用刚性建模的方法时敷设和安装多凭借设计师的经验的问题。

一种虚拟现实平台下的柔性电缆仿真分析方法，其具体步骤为：

第一步 搭建柔性电缆仿真分析系统

柔性电缆仿真分析系统包括：电气设计模块、结构设计模块、柔性电缆设置模块、运动仿真分析模块；其中，电气设计模块用于电气设计，具体包括电缆节点、接口、连接关系的定义；结构设计模块用于创建电缆三维结构模型；柔性电缆设置模块用于创建柔性电缆模型，设置柔性电缆属性；运动仿真分析模块用于柔性电缆的运动分析；

第二步 电气设计模块进行电气设计

电气设计模块对电缆节点、接口、连接关系进行定义，并将结果以中性逻辑文件的形式输出，用于电缆三维结构模型设计；

第三步 结构设计模块设计电缆三维结构模型

结构设计模块将电缆的逻辑关系转化为电缆出线端定义，通过设置电缆走向、固定位置，完成电缆三维结构模型设计；

第四步 柔性电缆设置模块创建柔性电缆模型

柔性电缆设置模块将电缆及其连接设备的三维模型一并导入到柔性电缆设置模块中，采用坐标系定位，以保证仿真模型与设计模型相对位置关系的统一；同时，采用柔性电缆仿真模块，依据电缆三维模型的走向、位置关系，重新创建柔性电缆模型，采用沿电缆结构模型逐段载入柔性线缆重新生成的方式；

第五步 柔性电缆设置模块设置柔性电缆属性

柔性电缆设置模块按电缆实际的物理属性，设定第四步中创建柔性电缆的最小转弯半径、弹性模量、线缆直径、长度信息，并记录于待仿真应用的电缆属性库；

第六步 运动仿真分析模块设置运动仿真边界条件